阅读说明：本技术 直埋蒸汽保温管道外套钢管在线防腐结构及其施工方法 (On-line anticorrosion structure of directly-buried steam heat-preservation pipeline outer sleeve steel pipe and construction method thereof ) 是由 刘领诚 于 2019-12-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了直埋蒸汽保温管道外套钢管在线防腐结构,涉及蒸汽管网技术领域,包括蒸汽管,蒸汽管周侧包裹设置有保温层,保温层上套设有钢套管,钢套管与保温层之间设置有空气层；钢套管上套设有外套管,外套管与钢套管之间填充有泡沫层。针对现有技术存在直埋蒸汽保温管钢制外套钢管腐蚀严重的问题,本发明利用泡沫层和外套管隔绝地下水对钢套管外表面的侵蚀,同时,由于设置了泡沫层,增加了钢套管外的热阻,从而提高钢套管内壁处的温度,有利于钢套管内壁处的水以气态的方式存在,从而减轻钢套管内壁的腐蚀,达到完美的防腐效果。(The invention discloses an online anticorrosion structure of a directly-buried steam heat-insulation pipeline outer sleeve steel pipe, and relates to the technical field of steam pipe networks, wherein the steam pipe comprises a steam pipe, a heat-insulation layer is wrapped around the steam pipe, a steel sleeve is sleeved on the heat-insulation layer, and an air layer is arranged between the steel sleeve and the heat-insulation layer; the steel sleeve is sleeved with an outer sleeve, and a foam layer is filled between the outer sleeve and the steel sleeve. Aiming at the problem of serious corrosion of the steel outer sleeve of the directly-buried steam insulation pipe in the prior art, the invention utilizes the foam layer and the outer sleeve to isolate the corrosion of underground water to the outer surface of the steel sleeve, and simultaneously, the foam layer is arranged to increase the thermal resistance outside the steel sleeve, thereby improving the temperature at the inner wall of the steel sleeve, being beneficial to the water at the inner wall of the steel sleeve to exist in a gaseous state, reducing the corrosion of the inner wall of the steel sleeve and achieving the perfect corrosion prevention effect.)

直埋蒸汽保温管道外套钢管在线防腐结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及蒸汽管网技术领域，更具体地说，它涉及直埋蒸汽保温管道外套钢管在线防腐结构及其施工方法。

背景技术

蒸汽管道直埋敷设技术在我国已经有近三十年历史。直埋敷设的蒸汽保温管基本结构形式是在蒸汽钢管保温层外面加装钢制外套管。外套钢管外表面经过除锈后作防腐处理。外套钢管外直接覆土。外套钢管防腐全都在工厂完成。无论用哪种防腐方法，防腐材料，作为外套钢管主体，防腐是可靠的。保温管在工程现场焊接对接。管与管之间的接合部称作接口。接口外套钢管的防腐在工程现场完成。限于作业条件和作业环境因素，接口防腐问题较多。这是一个世界性难题。

蒸汽保温管使用的保温材料种类很多。玻璃棉毡是应用很广泛的一种保温材料，称为软质保温材料。玻璃棉毡透气、透水，早期直埋敷设蒸汽管道工程缺少施工经验。施工中保温管的保温层进水的情况经常发生。由于保温结构方面的原因，采用软质保温的保温管外套钢管的内表面是无法防腐的。直埋敷设蒸汽保温管道常埋在地表下1m~3m。土壤具有一定保温性能。北方冬季野外土层封冻，冻土层厚度是有限度的，较深的土层不冻结。这就是很好的证据。由于土层具有保温作用，蒸汽保温管外层钢管的温度通常保持50℃左右。当保温管中保温材料变潮，浸水、脱落，保温性能下降，钢套管温度还要更高。对于普通钢材，空气、水分和50℃~90℃温度是腐蚀的充分条件。根据工程调查，直埋敷设蒸汽保温管的外套钢管内表面比外表面的腐蚀的情况更严重。当保温管外套钢管腐蚀穿孔以后，地下水通过腐蚀形成的孔洞进入管道保温管层，管道保温将加速恶化，管网热损失急剧上升，直至报废。

供汽如同供水、供电，是不可能长时间断供的。然而直埋蒸汽管网更新不可能在几个小时或几天完成。对于面临外套钢管腐蚀穿孔的严重局面，采取外套钢管就地防腐更新是最现实可行的办法。

众所周之，钢管防腐常规作法，钢管表面要除锈，去污，干燥。但在线管网，不要说锈蚀严重的外套钢管内表面实现上述要求，就是钢套管外表面除锈、去污和干燥，也极难操作。

发明内容

针对现有技术存在直埋蒸汽保温管钢制外套钢管腐蚀严重的问题，本发明的目的是提供直埋蒸汽保温管道外套钢管在线防腐结构及其施工方法，其具有结构简单、操作方便、有效避免钢套管继续受腐蚀的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

直埋蒸汽保温管道外套钢管在线防腐结构，包括蒸汽管，所述蒸汽管周侧包裹设置有保温层，所述保温层外套设有钢套管，所述钢套管与所述保温层之间设置有空气层；

所述钢套管上套设有外套管，所述外套管与所述钢套管之间填充有泡沫层。

通过上述技术方案，在防腐结构中，泡沫层和外套管套设于钢套管上，隔绝地下水对钢套管外表面的侵蚀，同时，由于设置了泡沫层，泡沫层具有良好的保温隔热性能，增加了钢套管外的热阻，继而在热蒸汽正常输送过程时，钢套管内壁处的温度就会升高，达到一百摄氏度以上，钢套管内壁处的水以气态的方式存在，钢套管的内壁不易受到腐蚀，综上所述，可以达到完美的防腐效果。

进一步的，所述保温层为玻璃棉毡，所述泡沫层为硬质聚氨酯泡沫。

通过上述技术方案，玻璃棉毡具有价格便宜、易于获取。保温效果优良的优点；硬质聚氨酯泡沫具有不透气、不透水的优点，有利于形成良好的热阻介质。

进一步的，所述外套管材质为高密度聚乙烯。

通过上述技术方案，高密度聚乙烯具有抗腐蚀、不透气、不透水的优点，有利于在泡沫层外层形成隔离介质，进一步增强对钢套管的防腐保护。

进一步的，所述外套管侧壁沿其轴向开设有安装缝，所述外套管侧壁沿所述安装缝延伸方向固定有封口带。

通过上述技术方案，设置安装缝便于在线向钢套管上安装外套管；封口带用于在安装外套管后，将安装缝闭合。

进一步的，所述钢套管上连接有排潮管，所述排潮管与所述空气层连通。

通过上述技术方案，空气层内的水受热汽化后，由排潮管排出，有效避免水分积在空气层内。

进一步的，所述钢套管外表面温度偏高处贴敷有隔热垫层。

通过上述技术方案，钢套管受腐蚀后，部分部位玻璃棉变薄，保温性能削弱，该处的温度就会比正常部位高，通过贴附高效隔热垫层，避免过热的温度传递至至泡沫层。

进一步的，所述隔热垫层为厚度5mm～20mm的纳米气凝胶毡。

通过上述技术方案，纳米气凝胶毡具有柔软﹑易裁剪﹑密度小、无机防火﹑整体疏水、绿色环保的优点。

直埋蒸汽保温管道外套钢管在线防腐结构的施工方法，包括如下步骤：

S1，将覆盖直埋蒸汽保温管的外套管周围的覆土清除；

S2，将高密度聚乙烯套沿其轴向剖开，形成安装缝，通过安装缝将高密度聚乙烯套套在钢套管上，再通过热熔的方法在安装缝处固定封口带；

S3，采用支架将高密度聚乙烯套与钢套管同轴固定；

S4，在钢套管和高密度聚乙烯套管之间灌入硬质聚氨酯泡沫原料，进行发泡作业，形成聚氨酯泡沫层。

通过上述技术方案，在防腐结构中，泡沫层和外套管套设于钢套管上，双重防护，隔绝地下水对钢套管外表面的侵蚀，同时，由于设置了泡沫层，泡沫层具有良好的保温隔热性能，增加了钢套管外的热阻，继而在热蒸汽正常输送过程时，钢套管内壁处的温度就会升高，达到一百摄氏度以上，钢套管内壁处的水以气态的方式存在，钢套管的内壁不易受到腐蚀，综上所述，可以达到完美的防腐效果。

进一步的，还包括：防腐修复作业前，用热成像仪检测正常工作状态下钢套管表面温度；在钢套管表面温度偏高的部位贴敷隔热垫层。

通过上述技术方案，原有保温管保温层受损后，局部保温性能削弱，该处的温度就会比正常部位高，通过贴附隔热垫层，避免过热的温度传递至至泡沫层。

进一步的，还包括：

防腐修复作业后，检测正常工作状态下钢套管表面温度。

通过上述技术方案，确保正常工作状态下钢套管处的温度高于一百摄氏度，空气层内的水分处于气态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过在钢套管上套设泡沫层和外套管，可以同时从钢套管内外两侧实现防腐，大大提高钢套管防腐修复后的抗腐蚀性能；

(2)进一步地，利用排潮管与空气层连通，便于将空气层内的水分以气态的方式排出，避免水分积在空气层内；

(3)进一步地，通过在钢套管上贴敷隔热垫层，补偿钢套管局部被削弱的保温性能，保护泡沫层，免于承受过高的温度。

附图说明

图1是本实施例中结构的示意图。

附图标记：1、外套管；2、空气层；3、泡沫层；4、保温层；5、钢套管；6、蒸汽管；7、封口带；8、安装缝。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

直埋蒸汽保温管道外套钢管在线防腐结构，如图1所示，包括蒸汽管6，蒸汽管6周侧包裹设置有保温层4，保温层4通常为玻璃棉毡，玻璃棉毡具有保温效果好、质量轻、价格便宜的优点，保温层4上同轴套设有钢套管5，钢套管5与保温层4之间设置有空气层2，钢套管5上套设有外套管1，外套管1材质为高密度聚乙烯，外套管1与钢套管5之间填充有泡沫层3，泡沫层3为硬质聚氨酯泡沫。

其一，高密度聚乙烯外套管1极不易腐蚀、不透气也不透水，现有技术中大量用作冷热水直埋保温管的外壳。这样，地下水接触并腐蚀外套管1外表面的忧患就去除了。

其二，由硬质聚氨酯泡沫所形成的泡沫层3不透气、不透水，泡沫层3与钢套管5表面和外套管1内表面粘接的十分牢固，使钢套管5表面防水更可靠。

其三，泡沫层3形成了附加保温层4，增加了热阻，继而钢套管5处的温度提高。通过设计钢套与塑套的夹层厚度，让钢套管5的温度保持在100℃~120℃之间，由于钢套管5与蒸汽钢管之间的保温夹层中是无压的，在100℃以上不可能有水份存在，有利于钢套管5内表面长期保持干燥，不会继续发生腐蚀。这样，保温管外套钢管内表面腐蚀的问题也彻底解决了。

钢套管5上连接有排潮管，排潮管与空气层2连通，钢套管5处的水分加热至100℃~120℃之间后，由排潮管排出，有利于钢套管5内保持干燥。

外套管1侧壁沿其轴向开设有安装缝8，外套管1侧壁沿安装缝8延伸方向固定有封口带7。外套管1不便于从蒸汽管6端部套设安装，通过在外套管1上开设安装缝8，利用安装缝8将外套管1套设在蒸汽管6上，无需拆卸蒸汽管6，从而大大提高在线腐蚀更新的效率。

在线蒸汽保温管的保温层可能局部受损、缺失，局部受损的地方外套钢管温度就会比正常的部位温度高，钢套管5外表面温度偏高处贴敷隔热垫层，隔热垫层为厚度5mm～20mm的纳米气凝胶毡，从而补偿钢套管5局部的保温性能，减少钢套管5的温度向泡沫层3传递，保护泡沫保温层。

直埋蒸汽保温管道外套钢管在线防腐结构的施工方法，包括如下步骤：

S1，将覆盖直埋蒸汽保温管的外套管1周围的覆土清除；

使用热成像仪检测在线工作状态下钢套管5表面温度，并在钢套管5表面上温度偏高的部位贴敷隔热垫层，以此消减钢套管5受腐蚀处的散热热流强度。

S2，将高密度聚乙烯套沿其轴向剖开，形成安装缝8，将高密度聚乙烯套从安装缝8处扒开，利用安装缝8将高密度聚乙烯套套在钢套管5上，再通过热熔的方法在安装缝8处固定封口带7，封口带7采用与高密度聚乙烯套相同或者相匹配的材质，热熔方式采用电热熔，其电热熔装置为现有技术。

S3，采用支架将高密度聚乙烯套与钢套管5同轴架设固定。

S4，在钢套管5和高密度聚乙烯套管之间灌入硬质聚氨酯泡沫原料，进行发泡作业，形成聚氨酯泡沫层3。发泡过程中流淌的泡沫原料进行化学反应，形成内压，使得泡沫充满夹层全部空间，钢套管5外表面被全部覆盖，增强泡沫层3的连接作用。

防腐修复作业后，检测正常工作状态下钢套管5表面温度，确保泡沫层3厚度及其热阻性能足够，钢套管5的温度大于100℃。

例一：直埋蒸汽保温管规格为φ219x6/φ530x8。蒸汽温度240℃要求外套钢管防腐修复。

经热工计算，按土壤温度20℃计，土壤导热系数等于1.5W/m℃原保温管散热强度q应等于102W/m℃。钢套管5表面约等于46℃。实测直埋管套管表面平均60℃。推算保温管散热强度q约增加了54％达到155W/m左右。

现选φ655x10高密度聚乙烯套管。沿轴向将塑料套管剖开。将塑套纵向开口在圆周向分开，并将塑套管套装到直埋蒸汽管6外套钢管外。之后用热熔方法（市场有成型器材）将套管的开口重新闭合。再之后在夹层中镶入四组定位支架，使塑套与钢管保持同心。接下来将塑套管两端封闭。向夹层中注入聚氨酯发泡原料。待泡沫硬化之后，拆除两端封板。补好注料口，塑—泡复合防腐修复工作结束。

本案例加装塑—泡层之后，原钢外套管1表面温度由60℃升高到120℃。钢套管5内表面如果有水份将蒸发掉。由内向外的腐蚀不再发生。

与此同时，本案由于增加了外泡沫层3，保温管的热阻增加，管道的散热强度q由155W/m下降到98W/m。比现状热损失减少37％。基本上恢复到蒸汽保温管初始阶段保温效果。

例二：本例方法与例一的不同之处在于：直埋蒸汽管6规格φ630x8/φ1220x12。设计蒸汽温度280℃，外套钢管出现内表面腐蚀，需要解决外套钢管防腐。

取规格φ1380x16塑料管，剖开后套到φ1220钢套管5外。本例蒸汽保温管原保温层4存在不均匀老化。钢外套表面温度高低差别明显，分布不均匀。为适应局部表面高温度状况，在套装高密度聚乙烯套管之前，利用热成像仪检测蒸汽保温管套管表面温度，对于局部表面温度明显超高部位，贴敷10mm~20mm厚纳米气凝胶毡。

本例中，聚氨酯泡沫原料采用耐受165℃的高温原料。其他步骤与例一相同。经覆盖塑—泡防腐保温层4之后，本例蒸汽保温管钢套管温度升高到128.2℃（平均）。管道散热强度恢复到保温管建设初始状态。

综上所述：

本发明使用时，通过在钢套管上套设泡沫层和外套管，可以同时从钢套管内外两侧实现防腐，大大提高钢套管防腐修复后的抗腐蚀性能；利用排潮管与空气层连通，便于将空气层内的水分以气态的方式排出，避免水分积在空气层内；通过在钢套管上贴敷隔热垫层，补偿钢套管局部处的保温性能，保护泡沫层，免于承受过高的温度。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。